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        <title>Rust自引用结构、Pin与Unpin - Rust 优秀博文</title>


        <!-- Custom HTML head -->
        
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        <meta name="description" content="">
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        <!-- Custom theme stylesheets -->

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        <!-- Provide site root to javascript -->
        <script type="text/javascript">
            var path_to_root = "../../";
            var default_theme = window.matchMedia("(prefers-color-scheme: dark)").matches ? "navy" : "light";
        </script>

        <!-- Work around some values being stored in localStorage wrapped in quotes -->
        <script type="text/javascript">
            try {
                var theme = localStorage.getItem('mdbook-theme');
                var sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar');

                if (theme.startsWith('"') && theme.endsWith('"')) {
                    localStorage.setItem('mdbook-theme', theme.slice(1, theme.length - 1));
                }

                if (sidebar.startsWith('"') && sidebar.endsWith('"')) {
                    localStorage.setItem('mdbook-sidebar', sidebar.slice(1, sidebar.length - 1));
                }
            } catch (e) { }
        </script>

        <!-- Set the theme before any content is loaded, prevents flash -->
        <script type="text/javascript">
            var theme;
            try { theme = localStorage.getItem('mdbook-theme'); } catch(e) { }
            if (theme === null || theme === undefined) { theme = default_theme; }
            var html = document.querySelector('html');
            html.classList.remove('no-js')
            html.classList.remove('light')
            html.classList.add(theme);
            html.classList.add('js');
        </script>

        <!-- Hide / unhide sidebar before it is displayed -->
        <script type="text/javascript">
            var html = document.querySelector('html');
            var sidebar = 'hidden';
            if (document.body.clientWidth >= 1080) {
                try { sidebar = localStorage.getItem('mdbook-sidebar'); } catch(e) { }
                sidebar = sidebar || 'visible';
            }
            html.classList.remove('sidebar-visible');
            html.classList.add("sidebar-" + sidebar);
        </script>

        <nav id="sidebar" class="sidebar" aria-label="Table of contents">
            <div class="sidebar-scrollbox">
                <ol class="chapter"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">1.</strong> 类型系统</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust_Concept_Clarification_Deref_vs_AsRef_vs_Borrow_vs_Cow/Rust_Concept_Clarification_Deref_vs_AsRef_vs_Borrow_vs_Cow.html"><strong aria-hidden="true">1.1.</strong> Rust Concept Clarification Deref vs AsRef vs Borrow vs Cow</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust_Concept_Clarification_Deref_vs_AsRef_vs_Borrow_vs_Cow/Deref_AsRef_Borrow_Cow释义.html"><strong aria-hidden="true">1.2.</strong> Deref AsRef Borrow Cow 释义</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust的Borrow和AsRef：让你的代码用起来像呼吸一样自然/Rust的Borrow和AsRef：让你的代码用起来像呼吸一样自然.html"><strong aria-hidden="true">1.3.</strong> Rust的Borrow和AsRef：让你的代码用起来像呼吸一样自然</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust的Cow类型有什么用？详解Cow及其用途/Rust的Cow类型有什么用？详解Cow及其用途.html"><strong aria-hidden="true">1.4.</strong> Rust的Cow类型有什么用？详解Cow及其用途</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/判别Fn、FnMut、FnOnce的标准/判别Fn、FnMut、FnOnce的标准.html"><strong aria-hidden="true">1.5.</strong> 判别Fn、FnMut、FnOnce的标准</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/一行代码告诉你内部可变性的真相(UnsafeCell)/一行代码告诉你内部可变性的真相(UnsafeCell).html"><strong aria-hidden="true">1.6.</strong> 一行代码告诉你内部可变性的真相(UnsafeCell)</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Tour_of_Rust's_Standard_Library_Traits/Tour_of_Rust's_Standard_Library_Traits.html"><strong aria-hidden="true">1.7.</strong> Tour of Rust's Standard Library Traits</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/逆变、协变与子类型，以及Rust/逆变、协变与子类型，以及Rust.html"><strong aria-hidden="true">1.8.</strong> 逆变、协变与子类型，以及Rust</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust自引用结构、Pin与Unpin/Rust自引用结构、Pin与Unpin.html" class="active"><strong aria-hidden="true">1.9.</strong> Rust自引用结构、Pin与Unpin</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/为什么Rust需要Pin,Unpin/为什么Rust需要Pin,Unpin.html"><strong aria-hidden="true">1.10.</strong> 译：为什么 Rust 需要 Pin, Unpin ？</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/定海神针Pin和Unpin/定海神针Pin和Unpin.html"><strong aria-hidden="true">1.11.</strong> 译：定海神针 Pin 和 Unpin</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/sizedness-in-rust/sizedness-in-rust.html"><strong aria-hidden="true">1.12.</strong> Sizedness in Rust</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/Rust生命周期集大成者PhantomData〈T〉/Rust生命周期集大成者PhantomData〈T〉.html"><strong aria-hidden="true">1.13.</strong> Rust生命周期集大成者 PhantomData&lt;T&gt;</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操_Part_0.html"><strong aria-hidden="true">1.14.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操 Part 0</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：GAT实现引用类型关联_Part_1.html"><strong aria-hidden="true">1.15.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：GAT实现引用类型关联 Part 1</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：用HRTB写bound_Part_2.html"><strong aria-hidden="true">1.16.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：用HRTB写bound Part 2</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操之用宏展开重复代码_Part_3_&_4.html"><strong aria-hidden="true">1.17.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操之用宏展开重复代码 Part 3 & 4</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：与Rust编译器斗智斗勇之表达式向量化_Part_5_&_6.html"><strong aria-hidden="true">1.18.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：与Rust编译器斗智斗勇之表达式向量化 Part 5 & 6</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../01_类型系统/数据库表达式执行的黑魔法：用Rust做类型体操/数据库表达式执行的黑魔法：在Rust中用宏关联逻辑类型和实际类型_Part_7.html"><strong aria-hidden="true">1.19.</strong> 数据库表达式执行的黑魔法：在Rust中用宏关联逻辑类型和实际类型 Part 7</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">2.</strong> 生命周期</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/Rust中的生命周期——从StrSplit实例说开去/Rust中的生命周期——从StrSplit实例说开去.html"><strong aria-hidden="true">2.1.</strong> Rust中的生命周期——从StrSplit实例说开去</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/与ChatGPT深度对话来学Rust生命周期/与ChatGPT深度对话来学Rust生命周期.html"><strong aria-hidden="true">2.2.</strong> 与ChatGPT深度对话来学Rust生命周期</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（1）/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（1）.html"><strong aria-hidden="true">2.3.</strong> 进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（1）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（2）/进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（2）.html"><strong aria-hidden="true">2.4.</strong> 进击的Rust生命周期——early_bound与late_bound（2）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（1）/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（1）.html"><strong aria-hidden="true">2.5.</strong> 进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（1）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（2）/进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（2）.html"><strong aria-hidden="true">2.6.</strong> 进击的Rust生命周期——一力降十会的MIR（2）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/Common_Rust_Lifetime_Misconceptions/Common_Rust_Lifetime_Misconceptions.html"><strong aria-hidden="true">2.7.</strong> Common Rust Lifetime Misconceptions</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../02_生命周期/Rust生命周期常见误区/Rust生命周期常见误区.html"><strong aria-hidden="true">2.8.</strong> 译：Rust生命周期常见误区</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">3.</strong> 无畏并发</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/简单写个Rust无锁队列/简单写个Rust无锁队列.html"><strong aria-hidden="true">3.1.</strong> 简单写个Rust无锁队列</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/进击的Rust多线程——混合自旋锁/进击的Rust多线程——混合自旋锁.html"><strong aria-hidden="true">3.2.</strong> 进击的Rust多线程——混合自旋锁</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/An_unsafe_tour_of_Rust's_Send_and_Sync/An_unsafe_tour_of_Rust's_Send_and_Sync.html"><strong aria-hidden="true">3.3.</strong> An unsafe tour of Rust's Send and Sync</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/进击的Rust多线程——Send与Sync/进击的Rust多线程——Send与Sync.html"><strong aria-hidden="true">3.4.</strong> 进击的Rust多线程——Send与Sync</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/进击的Rust多线程——离经叛道的PhantomData/进击的Rust多线程——离经叛道的PhantomData.html"><strong aria-hidden="true">3.5.</strong> 进击的Rust多线程——离经叛道的PhantomData</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/Rust_Async_Pin概念解析/Rust_Async_Pin概念解析.html"><strong aria-hidden="true">3.6.</strong> Rust Async: Pin概念解析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/Rust和C++的并发库对比/Rust和C++的并发库对比.html"><strong aria-hidden="true">3.7.</strong> 译：Rust 和 C++ 的并发库对比</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../05_无畏并发/Rust原子类型和内存排序/Rust原子类型和内存排序.html"><strong aria-hidden="true">3.8.</strong> Rust原子类型和内存排序</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">4.</strong> 网络编程</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../06_网络编程/从编解码层面理解WebSocket_手写一个WebSocket/从编解码层面理解WebSocket_手写一个WebSocket.html"><strong aria-hidden="true">4.1.</strong> 从编解码层面理解WebSocket 手写一 个WebSocket</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../06_网络编程/透过Rust探索系统的本原：网络篇/透过Rust探索系统的本原：网络篇.html"><strong aria-hidden="true">4.2.</strong> 透过Rust探索系统的本原：网络篇</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">5.</strong> 轮子系列</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/700行Rust写一个内存分配器/700行Rust写一个内存分配器.html"><strong aria-hidden="true">5.1.</strong> 700行Rust写一个内存分配器</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/Rust：网络库的实现思路/Rust：网络库的实现思路.html"><strong aria-hidden="true">5.2.</strong> Rust：网络库的实现思路</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/Rust异步运行时基础部件/Rust异步运行时基础部件.html"><strong aria-hidden="true">5.3.</strong> Rust异步运行时基础部件</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/使用Rust+epoll编写异步IO框架/使用Rust+epoll编写异步IO框架（1）.html"><strong aria-hidden="true">5.4.</strong> 使用Rust+epoll编写异步IO框架（1）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/使用Rust+epoll编写异步IO框架/使用Rust+epoll编写异步IO框架（2）.html"><strong aria-hidden="true">5.5.</strong> 使用Rust+epoll编写异步IO框架（2）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/使用Rust+epoll编写异步IO框架/使用Rust+epoll编写异步IO框架（3）.html"><strong aria-hidden="true">5.6.</strong> 使用Rust+epoll编写异步IO框架（3）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day1.html"><strong aria-hidden="true">5.7.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day1</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day2.html"><strong aria-hidden="true">5.8.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day2</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day3.html"><strong aria-hidden="true">5.9.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day3</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day4.html"><strong aria-hidden="true">5.10.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day4</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../07_轮子系列/用rust从零开发一套web框架/用rust从零开发一套web框架：day5.html"><strong aria-hidden="true">5.11.</strong> 用rust从零开发一套web框架：day5</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">6.</strong> 奇技淫巧</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/Copy-On-Write是不是优化？/Copy-On-Write是不是优化？.html"><strong aria-hidden="true">6.1.</strong> 译：Copy-On-Write是不是优化？</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/揭秘神奇的Rust_Axum风格的函数实现/揭秘神奇的Rust_Axum风格的函数实现.html"><strong aria-hidden="true">6.2.</strong> 译：揭秘神奇的 Rust Axum 风格的函数实现</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/“变长参数”函数与回调/“变长参数”函数与回调.html"><strong aria-hidden="true">6.3.</strong> “变长参数”函数与回调</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/Rust字符串格式化的幕后：format_args!()/Rust字符串格式化的幕后：format_args!().html"><strong aria-hidden="true">6.4.</strong> 译：Rust字符串格式化的幕后：format_args!()</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/给Rust带来一点C++特产/给Rust带来一点C++特产.html"><strong aria-hidden="true">6.5.</strong> 给Rust带来一点C++特产</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/一步步实现_Rust_Bevy_ECS_的_System_简化版本/一步步实现_Rust_Bevy_ECS_的_System_简化版本.html"><strong aria-hidden="true">6.6.</strong> 一步步实现 Rust Bevy ECS 的 System 简化版本</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../08_奇技淫巧/Exploring_Design_Patterns_in_Rust_with_Algorithmic_Trading_Examples/Exploring_Design_Patterns_in_Rust_with_Algorithmic_Trading_Examples.html"><strong aria-hidden="true">6.7.</strong> Exploring Design Patterns in Rust with Algorithmic Trading Examples</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">7.</strong> 源码分析</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust并发：bytes源码分析/Rust并发：bytes源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.1.</strong> Rust并发：bytes源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust并发：标准库Arc源码分析/Rust并发：标准库Arc源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.2.</strong> Rust并发：标准库Arc源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust并发：标准库sync_Once源码分析/Rust并发：标准库sync_Once源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.3.</strong> Rust并发：标准库sync::Once源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust源码阅读：引用计数Rc/Rust源码阅读：引用计数Rc.html"><strong aria-hidden="true">7.4.</strong> Rust源码阅读：引用计数Rc</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust源码阅读：Cell、RefCell与内部可变性/Rust源码阅读：Cell、RefCell与内部可变性.html"><strong aria-hidden="true">7.5.</strong> Rust源码阅读： Cell、RefCell与内部可变性</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/关于_Rust_的_UnsafeCell、Cell_与_RefCell/关于_Rust_的_UnsafeCell、Cell_与_RefCell.html"><strong aria-hidden="true">7.6.</strong> 关于 Rust 的 UnsafeCell、Cell 与 RefCell</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust_Async_async-stream源码分析/Rust_Async_async-stream源码分析.html"><strong aria-hidden="true">7.7.</strong> Rust Async: async-stream源码分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/走进Tokio的异步世界/走进Tokio的异步世界.html"><strong aria-hidden="true">7.8.</strong> 走进 Tokio 的异步世界</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/tokio.rs_runtime的实现/tokio.rs_runtime的实现.html"><strong aria-hidden="true">7.9.</strong> tokio.rs runtime 的实现</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Tokio_internals/Tokio_internals.html"><strong aria-hidden="true">7.10.</strong> Tokio internals</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Tokio_internals/译文：Tokio內部机制.html"><strong aria-hidden="true">7.11.</strong> 译：Tokio 内部机制</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Rust_Axum_HTTP_框架的架构分析/Rust_Axum_HTTP_框架的架构分析.html"><strong aria-hidden="true">7.12.</strong> Rust Axum HTTP 框架的架构分析</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/安利一个Rust_Game_Engine：Bevy--ECS部分/安利一个Rust_Game_Engine：Bevy--ECS部分.html"><strong aria-hidden="true">7.13.</strong> 安利一个Rust Game Engine：Bevy--ECS部分</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../09_源码分析/Tokio_解析之任务调度/Tokio_解析之任务调度.html"><strong aria-hidden="true">7.14.</strong> Tokio 解析之任务调度</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">8.</strong> 生态观察</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../11_生态观察/Rust_web_frameworks_have_subpar_error_reporting/Rust_web_frameworks_have_subpar_error_reporting.html"><strong aria-hidden="true">8.1.</strong> Rust web frameworks have subpar error reporting</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../11_生态观察/SeaORM：要做Rust版本的ActiveRecord/SeaORM：要做Rust版本的ActiveRecord.html"><strong aria-hidden="true">8.2.</strong> SeaORM：要做Rust版本的ActiveRecord</a></li></ol></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../empty.html"><strong aria-hidden="true">9.</strong> 死灵终极</a></li><li><ol class="section"><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_总述.html"><strong aria-hidden="true">9.1.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 总述</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_0.html"><strong aria-hidden="true">9.2.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 0</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_1.html"><strong aria-hidden="true">9.3.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 1</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_2.html"><strong aria-hidden="true">9.4.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 2</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_3.html"><strong aria-hidden="true">9.5.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 3</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_4.html"><strong aria-hidden="true">9.6.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 4</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译/Learn_Rust_the_Dangerous_Way_系列文章翻译_5.html"><strong aria-hidden="true">9.7.</strong> 译：Learn Rust the Dangerous Way 5</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测（一）.html"><strong aria-hidden="true">9.8.</strong> Unsafe Rust 随堂小测（一）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测（二）.html"><strong aria-hidden="true">9.9.</strong> Unsafe Rust 随堂小测（二）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测（三）.html"><strong aria-hidden="true">9.10.</strong> Unsafe Rust 随堂小测（三）</a></li><li class="chapter-item expanded "><a href="../../12_死灵终极/Unsafe_Rust_随堂小测/Unsafe_Rust_随堂小测参考答案.html"><strong aria-hidden="true">9.11.</strong> Unsafe Rust 随堂小测参考答案</a></li></ol></li></ol>
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                        link.setAttribute('tabIndex', sidebar === 'visible' ? 0 : -1);
                    });
                </script>

                <div id="content" class="content">
                    <main>
                        <h1 id="rust-自引用结构pin-与-unpin"><a class="header" href="#rust-自引用结构pin-与-unpin">Rust 自引用结构、Pin 与 Unpin</a></h1>
<p>作者：<a href="https://www.zhihu.com/people/yi-ci-yuan-33-29">异次元</a></p>
<p>原载：<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/600784379?utm_id=0">https://zhuanlan.zhihu.com/p/600784379?utm_id=0</a></p>
<p>这篇文章将介绍为什么自引用结构是不安全的，<code>Pin</code> 与 <code>Unpin</code> 如何协作让我们安全的使用自引用结构</p>
<h3 id="自引用结构"><a class="header" href="#自引用结构">自引用结构</a></h3>
<p>自引用( self-referential ) 数据结构的特点是：数据及其引用存放在一处</p>
<p>也就是说如果一个结构，引用或者指针指向了自己的数据，那么它就是一个 自引用结构</p>
<h3 id="尝试定义一个自引用结构"><a class="header" href="#尝试定义一个自引用结构">尝试定义一个自引用结构</a></h3>
<p><code>SelfRef</code>的<code>str_ref</code>字段将引用自身的<code>str</code>字段，以构成一个 自引用结构</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">#[derive(Debug)]
pub struct SelfRef&lt;'a&gt; {
    str: String,
    str_ref: &amp;'a str,
}
fn main() {
    let str = &quot;Hello&quot;.to_string();
    let self_ref = SelfRef { str_ref: &amp;str,str };
    println!(&quot;{:?}&quot;, self_ref);
}
</code></pre></pre>
<p>编译后出现了错误，原因是<code>str</code>被借用后，不能再进行移动。</p>
<p>由于借用检查，Rust 似乎无法去构造一个自引用结构</p>
<p>有一种可行但受限做法去构造一个自引用结构</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">#[derive(Debug)]
pub struct SelfRef&lt;'a&gt; {
    str: String,
    str_ref: Option&lt;&amp;'a str&gt;,
}
fn main() {
    let str = &quot;Hello&quot;.to_string();
    let mut self_ref = SelfRef { str, str_ref: None };
    self_ref.str_ref = Some(self_ref.str.deref());
    println!(&quot;{:?}&quot;, self_ref);
    println!(&quot;{:p}&quot;, self_ref.str.deref());
    println!(&quot;{:p}&quot;, self_ref.str_ref.unwrap());
}
</code></pre></pre>
<p>代码成功编译，输出的结果也表明<code>str_ref</code>字段指向的值是就是<code>str</code>字段</p>
<p>但是也严重受限</p>
<ul>
<li>无法获取可变引用</li>
<li>无法移动</li>
</ul>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">#[derive(Debug)]
pub struct SelfRef&lt;'a&gt; {
    str: String,
    str_ref: Option&lt;&amp;'a str&gt;,
}

impl SelfRef&lt;'_&gt; {
    fn change_str(&amp;mut self) {
    }
}

fn move_and_print&lt;'a&gt;(self_ref: SelfRef&lt;'a&gt;) {
    println!(&quot;{:?}&quot;, self_ref);
    println!(&quot;{:p}&quot;, self_ref.str.deref());
    println!(&quot;{:p}&quot;, self_ref.str_ref.unwrap());
}

fn main() {
    let str = &quot;Hello&quot;.to_string();
    let mut self_ref = SelfRef { str, str_ref: None };
    self_ref.str_ref = Some(self_ref.str.deref());

    // 不能借用`self_ref`作为可变，因为它已经被借用为不可变
    // self_ref.change_str(); // error：cannot borrow `self_ref` as mutable because it is also borrowed as immutable

    // 不能移动 self_ref ，因为它已经被借用
    // move_and_print(self_ref); // error：cannot move out of `self_ref` because it is borrowed
}
</code></pre></pre>
<p>如果你理解 Rust 的借用规则，根据错误信息，你应该知道为什么编译会出错</p>
<h3 id="使用裸指针构造自引用结构"><a class="header" href="#使用裸指针构造自引用结构">使用裸指针构造自引用结构</a></h3>
<p>下面将通过 裸指针 规避借用检查， 去构造一个不受限的自引用结构</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">pub struct Data {
    data: usize,
}

pub struct SelfRef {
    data: Data,
    data_ref: *const Data,
}

impl SelfRef {
    fn new(data: Data) -&gt; Self {
        Self {
            data,
            data_ref: std::ptr::null(),
        }
    }

    fn init(&amp;mut self) {
        self.data_ref = &amp;self.data;
    }

    fn print_info(&amp;self) {
        println!(
            &quot;data address: {:p} content: {}，data_ref：{:p} content: {}&quot;,
            &amp;self.data,
            self.data.data,
            self.data_ref,
            unsafe { &amp;*self.data_ref }.data
        );
    }
}
fn main() {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    self_ref.init();
    self_ref.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>编译成功，并能够成功运行</p>
<h3 id="自引用结构的问题"><a class="header" href="#自引用结构的问题">自引用结构的问题</a></h3>
<p>Rust 的借用检查了你限制你去构造一个自引用结构，为什么？</p>
<p>下面将说明 自引用结构 的问题</p>
<h3 id="在栈上移动自引用结构"><a class="header" href="#在栈上移动自引用结构">在栈上移动自引用结构</a></h3>
<p>在栈上内存移动非常普遍，下面定义了<code>test</code>方法，返回了<code>SelfRef</code>，此时就移动了<code>SelfRef</code></p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn test() -&gt; SelfRef {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    self_ref.init();
    self_ref.print_info();
    self_ref
}
fn main() {
    let self_ref = test();
    self_ref.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>输出结果如下：</p>
<pre><code class="language-text">data address: 0xe4e854f460 content: 1，data_ref：0xe4e854f460 content: 1
data address: 0xe4e854f4a8 content: 1，data_ref：0xe4e854f460 content: 983150425256
</code></pre>
<p><code>data</code>字段地址发生了改变，<code>data_ref</code>指向的地址则没有发生改变，指针指向的值与<code>data</code>也不一致，成了一个随机数，很明显是内存释放了</p>
<p>原因你应该能想到，<code>SelfRef</code> 移动后，<code>data</code>字段地址自然也更改了，但是<code>data_ref</code>还是指向原来的地址，地址在<code>test</code>函数调用栈上，<code>test</code>函数调用完毕，栈已经释放，<code>data_ref</code>成了悬空指针</p>
<h3 id="在堆上移动自引用结构"><a class="header" href="#在堆上移动自引用结构">在堆上移动自引用结构</a></h3>
<p>我们将上个示例改为在堆上分配自引用结构</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn test() -&gt; Box&lt;SelfRef&gt; {
    let mut self_ref = Box::new(SelfRef::new(Data { data: 1 }));
    self_ref.init();
    self_ref.print_info();
    self_ref
}
fn main() {
    let self_ref = test();
    self_ref.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>运行并查看输出结果，没有上个示例的问题，因为自引用结构在堆上分配了，移动<code>Box&lt;SelfRef&gt;</code>只会移动栈上的数据，堆上的数据并没有发生移动</p>
<p>那么如果数据在堆上，Rust 有方法去移动堆吗？有，但是移动堆的手段并不多</p>
<p>比如使用<code>Option::take</code>，示例如下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn test() -&gt; Box&lt;Option&lt;SelfRef&gt;&gt; {
    let mut self_ref = Box::new(Some(SelfRef::new(Data { data: 1 })));
    {
        let self_ref_mut = (&amp;mut *self_ref).as_mut().unwrap();
        self_ref_mut.init();
        self_ref_mut.print_info();
    }
    self_ref
}
fn main() {
    let mut self_ref = test();
    {
        let self_ref = (&amp;mut *self_ref).as_mut().unwrap();
        self_ref.print_info(); // 内容没有发生改变
    }
    {
        let self_ref = (&amp;mut *self_ref).take().unwrap();
        self_ref.print_info(); // 内容发生了改变!! take 移动了堆！
    }
}
</code></pre></pre>
<p>结果输出如下：</p>
<pre><code class="language-text">data address: 0x2b5b4a324d8 content: 1，data_ref：0x2b5b4a324d8 content: 1
data address: 0x2b5b4a324d8 content: 1，data_ref：0x2b5b4a324d8 content: 1
data address: 0xda8e2ffbc8 content: 1，data_ref：0x2b5b4a324d8 content: 2979442926816
</code></pre>
<p>果然又出现问题了，因为<code>Option::take</code> 把堆上的内容取出来并用 <code>None</code> 去填充原来的内存，堆上的 自引用结构 自然就发生了移动</p>
<p>使用<code>mem::swap</code>也可以，示例如下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut self_ref = Box::new(SelfRef::new(Data { data: 1 }));
    self_ref.init();
    let mut self_ref2 = Box::new(SelfRef::new(Data { data: 2 }));
    self_ref2.init();

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();

    mem::swap(self_ref.deref_mut(),self_ref2.deref_mut());

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>输出如下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>data address: 0x245a21ef260 content: 1，data_ref：0x245a21ef260 content: 1
data address: 0x245a21ef200 content: 2，data_ref：0x245a21ef200 content: 2
data address: 0x245a21ef260 content: 2，data_ref：0x245a21ef200 content: 1
data address: 0x245a21ef200 content: 1，data_ref：0x245a21ef260 content: 2
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p><code>mem::swap</code>交换了2个在堆上的自引用结构的内存，自然发生了移动</p>
<p>但是这个时候出现的问题不是悬空指针，而是数据出现了错乱，指向的不在是自己结构的<code>data</code>字段</p>
<h3 id="自引用结构的问题总结"><a class="header" href="#自引用结构的问题总结">自引用结构的问题总结</a></h3>
<p>这就是为什么 Rust 不允许你构造一个不受限的自引用结构</p>
<p>自引用结构是非常不安全的，它引用了自身的数据，而在 Rust 中，移动数据是个普遍的操作，尤其是在栈上的数据，移动结构后，其成员内存地址自然发生了改变，但是结构中的进行自引用的指针指向的却还是原来的地址</p>
<h3 id="自引用结构案例future以及如何安全的使用自引用结构"><a class="header" href="#自引用结构案例future以及如何安全的使用自引用结构">自引用结构案例：Future，以及如何安全的使用自引用结构</a></h3>
<p>有些场景将避免不了使用自引用结构，比如：</p>
<p>Rust 编译器会为 async 块或者 async 函数生成一个实现了 Futuer 的匿名结构，详细请看官方 Async Book：<a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//rust-lang.github.io/async-book/04_pinning/01_chapter.html%23why-pinning">https://rust-lang.github.io/async-book/04_pinning/01_chapter.html#why-pinning</a></p>
<p>当一个异步块中使用了引用，那么生成的结构将是一个包含了此引用的自引用结构</p>
<p>但是从上面的示例你也知道自引用结构不安全，很容易出问题</p>
<p>我们需要一种安全的使用自引用结构的方法</p>
<p>如果能够保证 自引用结构 不发生移动（内存被固定），那么它不就是安全的吗？</p>
<p><code>Pin</code> 可以做到这一点，<code>Pin</code> 通过禁止被固定的目标获取到可变引用来实现这个目的，无法获取可变引用，自然就无法进行移动了，内存就被固定住了，具体请看下面关于<code>Pin</code>的介绍</p>
<h3 id="pin"><a class="header" href="#pin">Pin</a></h3>
<p><code>Pin</code>结构定义如下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>#[stable(feature = &quot;pin&quot;, since = &quot;1.33.0&quot;)]
#[lang = &quot;pin&quot;]
#[fundamental]
#[repr(transparent)]
#[derive(Copy, Clone)]
pub struct Pin&lt;P&gt; {
    #[unstable(feature = &quot;unsafe_pin_internals&quot;, issue = &quot;none&quot;)]
    #[doc(hidden)]
    pub pointer: P,
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<h3 id="pinp是一个指针的包装器p需要是一个指针"><a class="header" href="#pinp是一个指针的包装器p需要是一个指针"><code>Pin&lt;P&gt;</code>是一个指针的包装器，<code>P</code>需要是一个指针</a></h3>
<p><code>Pin&lt;P&gt;</code>中<code>P</code>需要是一个指针，<code>Pin</code>的<code>new</code>与<code>new_unchecked</code>函数都要求<code>P</code>实现<code>Deref</code>才行</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>impl&lt;P: Deref&lt;Target: Unpin&gt;&gt; Pin&lt;P&gt; {
   // ...
    pub const fn new(pointer: P) -&gt; Pin&lt;P&gt; {
        unsafe { Pin::new_unchecked(pointer) }
    }
}
impl&lt;P: Deref&gt; Pin&lt;P&gt; {
   // ...
    pub const unsafe fn new_unchecked(pointer: P) -&gt; Pin&lt;P&gt; {
        Pin { pointer }
    }
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<h3 id="pinp是如何实现-当移动p指针指向的值t是不安全的时候去禁止它发生移动"><a class="header" href="#pinp是如何实现-当移动p指针指向的值t是不安全的时候去禁止它发生移动"><code>Pin&lt;P&gt;</code>是如何实现 当移动<code>P</code>指针指向的值<code>T</code>是不安全的时候，去禁止它发生移动？</a></h3>
<p>答案是：当<code>T</code><strong>没有实现</strong><code>Unpin</code>时，<strong>禁止</strong>使用者获取<code>&amp;mut T</code>，获取不到<code>&amp;mut T</code>，<code>T</code>也就无法移动了</p>
<p>看<code>Pin&lt;P&gt;</code>的实现代码中，获取<code>&amp;mut T</code>的合法途径<code>get_mut</code>与<code>deref_mut</code>都分别要求了<code>T:Unpin</code>、<code>P: DerefMut&lt;Target: Unpin&gt;</code></p>
<p>所以如果<code>T</code>没有实现<code>Unpin</code>，就无法使用<code>get_mut</code>与<code>deref_mut</code>方法</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>impl&lt;'a, T: ?Sized&gt; Pin&lt;&amp;'a mut T&gt; {
    pub const fn get_mut(self) -&gt; &amp;'a mut T
    where T: Unpin,
    {
        self.pointer
    }
}
// ... 
impl&lt;P: DerefMut&lt;Target: Unpin&gt;&gt; DerefMut for Pin&lt;P&gt; {
    fn deref_mut(&amp;mut self) -&gt; &amp;mut P::Target {
        Pin::get_mut(Pin::as_mut(self))
    }
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>如果移动<code>P</code>指针指向的值<code>T</code>是不安全的，你就让它不实现<code>Unpin</code>，也就是实现<code>!Unpin</code>，这样就能安全的使用<code>T</code>了</p>
<p>移动自引用结构就是不安全的，为自引用结构实现<code>!Unpin</code>，就能安全的使用自引用结构了</p>
<h3 id="unpin-trait"><a class="header" href="#unpin-trait">Unpin trait</a></h3>
<pre><code>Unpin`是一个 auto trait，除了`PhantomPinned`和编译器为`async/await`生成的实现了`Future`的匿名结构体，其他所有类型都实现`Unpin
#[stable(feature = &quot;pin&quot;, since = &quot;1.33.0&quot;)]
#[rustc_on_unimplemented(
    note = &quot;consider using `Box::pin`&quot;,
    message = &quot;`{Self}` cannot be unpinned&quot;
)]
#[lang = &quot;unpin&quot;]
pub auto trait Unpin {}

#[stable(feature = &quot;pin&quot;, since = &quot;1.33.0&quot;)]
#[derive(Debug, Default, Copy, Clone, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd, Hash)]
pub struct PhantomPinned;

#[stable(feature = &quot;pin&quot;, since = &quot;1.33.0&quot;)]
impl !Unpin for PhantomPinned {}

#[stable(feature = &quot;pin&quot;, since = &quot;1.33.0&quot;)]
impl&lt;'a, T: ?Sized + 'a&gt; Unpin for &amp;'a T {}

#[stable(feature = &quot;pin&quot;, since = &quot;1.33.0&quot;)]
impl&lt;'a, T: ?Sized + 'a&gt; Unpin for &amp;'a mut T {}

#[stable(feature = &quot;pin_raw&quot;, since = &quot;1.38.0&quot;)]
impl&lt;T: ?Sized&gt; Unpin for *const T {}

#[stable(feature = &quot;pin_raw&quot;, since = &quot;1.38.0&quot;)]
impl&lt;T: ?Sized&gt; Unpin for *mut T {}
</code></pre>
<p>所以如果你需要让你实现的结构体不实现<code>Unpin</code>，只需要包含<code>PhantomPinned</code>字段即可</p>
<p>换句话说，如果移动你的结构体是不安全的（比如 自引用结构体），你就应该不应该实现<code>Unpin</code>，就可以包含<code>PhantomPinned</code>字段</p>
<p>值得注意的是指针类型，例如：<code>&amp; T</code>、<code>&amp;mut T</code>、<code>*const T</code>、<code>*mut T</code>，就算指针指向的值<code>T</code>不是<code>Unpin</code>，但是指针类型本身是<code>Unpin</code></p>
<h3 id="使用-pin-安全的使用自引用结构"><a class="header" href="#使用-pin-安全的使用自引用结构">使用 Pin 安全的使用自引用结构</a></h3>
<p>把上面有问题的自引用结构示例使用 <code>Pin</code> 进行包裹，看它能否保证安全</p>
<h3 id="使用-pin-固定到堆上"><a class="header" href="#使用-pin-固定到堆上">使用 Pin 固定到堆上</a></h3>
<p>不管 <code>Pin</code> 要固定的值<code>T</code> 是否实现了 <code>Unpin</code>，固定到堆上都是安全的，<code>Pin</code> 能够保证固定到堆上后无法移动它</p>
<p>固定到堆上的方法有<code>Box::pin</code>、<code>Rc::pin</code>、<code>Arc::pin</code>等，<code>Box</code>、<code>Rc</code>、<code>Arc</code>都会将内存分配到堆上</p>
<p>下面我们将把<code>SelfRef</code>固定到堆上，先修改一下之前的定义，<code>new</code>现在返回<code>Pin&lt;Box&lt;Self&gt;&gt;</code>，以避免返回不安全的自引用结构，不让使用者有机会去移动自引用结构</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>use std::marker::PhantomPinned;
use std::mem;
use std::pin::Pin;

pub struct Data {
    data: usize,
}

pub struct SelfRef {
    data: Data,
    data_ref: *const Data,
    _p: PhantomPinned,
}

impl SelfRef {
    fn new(data: Data) -&gt; Pin&lt;Box&lt;Self&gt;&gt; {
        let self_ref =Self {
            data,
            data_ref: std::ptr::null(),
            _p: PhantomPinned::default(),
        };
        // self_ref.data_ref = &amp;self_ref.data; // 不要这样做，因为 Box::pin 需要传入 SelfRef，此时 SelfRef 移动了，data_ref 会失效，所以需要在 Box::pin 之后再设置 data_ref
        let mut boxed = Box::pin(self_ref);

        // get_unchecked_mut 与 get_mut 的区别是，get_unchecked_mut 不需要 T:Unpin 且是不安全的，这里我们无法使用 get_mut 因为 SelfRef 不是 Unpin
        // 如果使用 get_unchecked_mut 期间并没有去移动 SelfRef，那它就是安全的，这里我们知识设置了 data_ref，所以是安全的
        unsafe { boxed.as_mut().get_unchecked_mut().data_ref = &amp;boxed.as_ref().data };
        boxed
    }

    fn print_info(&amp;self) {
        println!(
            &quot;data address: {:p} content: {}，data_ref：{:p} content: {}&quot;,
            &amp;self.data,
            self.data.data,
            self.data_ref,
            unsafe { &amp;*self.data_ref }.data
        );
    }
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>使用<code>mem::swap</code>测试一下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    let mut self_ref2 = SelfRef::new(Data { data: 2 });

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();

    mem::swap(self_ref.deref_mut(), self_ref2.deref_mut());

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>编译不通过了，不允许<code>deref_mut</code>了，说明<code>Pin</code>发挥了作用，保证了安全</p>
<h3 id="固定到栈上"><a class="header" href="#固定到栈上">固定到栈上</a></h3>
<p>使用<code>Box::pin</code>会把值放到了堆上，有一定的成本</p>
<pre><code>Pin` 也能固定到栈上，当值不是 `Unpin` 时，构造 `Pin`的方法是 `Pin::new_unchecked`，能够使用来固定到栈上，与`Box::pin`不同，它是不安全的，`Pin::new` 是`new_unchecked`的安全版本，但是他需要值是`Unpin
</code></pre>
<p>我们再修改一下之前定义的<code>SelfRef</code>，<code>new</code>现在<strong>只能</strong>返回<code>Self</code>，因为<code>new</code>函数返回了就意味着这个函数调用栈销毁了，也就<strong>无法固定到栈上</strong>（如果 <code>new</code>总是内联的，是不是就可以？）</p>
<p>当<code>T</code>是<code>!Unpin</code>时，不会将<code>T</code>暴露给用户，会用<code>Pin</code>包裹，就像<code>Future::poll</code>一样，因为<code>Future</code>自身可能是<code>!Unpin</code>，所以<code>Future::poll</code>的<code>self</code>用<code>Pin</code>进行了包裹</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>use std::marker::PhantomPinned;
use std::mem;
use std::pin::Pin;

pub struct Data {
    data: usize,
}

pub struct SelfRef {
    data: Data,
    data_ref: *const Data,
    phantom_pinned: PhantomPinned,
}

impl SelfRef {
    fn new(data: Data) -&gt; Self {
        Self {
            data,
            data_ref: std::ptr::null(),
            phantom_pinned: PhantomPinned::default(),
        }
    }

    fn init(self: Pin&lt;&amp;mut Self&gt;) {
        let data_ref: *const Data = &amp;self.data;
        let this = unsafe { self.get_unchecked_mut() };
        this.data_ref = data_ref;
    }

    fn print_info(&amp;self) {
        println!(
            &quot;data address: {:p} content: {}，data_ref：{:p} content: {}&quot;,
            &amp;self.data,
            self.data.data,
            self.data_ref,
            unsafe { &amp;*self.data_ref }.data
        );
    }
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p>固定在栈上，并用 <code>mem::swap</code> 测试：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    let mut self_ref2 = SelfRef::new(Data { data: 2 });
    let mut self_ref = unsafe {Pin::new_unchecked(&amp;mut self_ref)};
    let mut self_ref2 = unsafe {Pin::new_unchecked(&amp;mut self_ref2)};

     // init 函数接受的是 Pin&lt;&amp;mut SelfRef&gt;，它会消费掉自身，使用 as_mut 创建一个新的 Pin&lt;&amp;mut SelfRef&gt; 来避免这种情况
    self_ref.as_mut().init();
    self_ref2.as_mut().init();

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();

    mem::swap(self_ref.deref_mut(), self_ref2.deref_mut());

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>编译不通过，不允许<code>deref_mut</code>，说明<code>Pin</code>发挥了作用，保证了安全，而且不用在堆上分配</p>
<h3 id="为什么new_unchecked是不安全的固定到栈上是不安全的"><a class="header" href="#为什么new_unchecked是不安全的固定到栈上是不安全的">为什么<code>new_unchecked</code>是不安全的，固定到栈上是不安全的</a></h3>
<p>因为使用者可以绕过 <code>Pin</code>，获取到值的可变引用，而 Rust 当前无法避免此操作，示例如下：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    let mut self_ref2 = SelfRef::new(Data { data: 2 });
    {
        let mut self_ref = unsafe {Pin::new_unchecked(&amp;mut self_ref)};
        let mut self_ref2 = unsafe {Pin::new_unchecked(&amp;mut self_ref2)};
        self_ref.as_mut().init();
        self_ref2.as_mut().init();

        self_ref.print_info();
        self_ref2.print_info();
    }

    mem::swap(&amp;mut self_ref, &amp;mut self_ref2); // 错误！

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>编译成功，并没有固定住<code>SelfRef</code></p>
<p>在<code>Pin</code>作用域结束后，还可以继续使用<code>SelfRef</code>，也可以获取<code>&amp;mut SelfRef</code></p>
<p>这就是为什么<code>new_unchecked</code>是不安全的</p>
<p>固定到栈上不安全是因为，当要固定的值<code>T</code>不实现<code>Unpin</code>时，固定到栈上的唯一方法就是<code>new_unchecked</code></p>
<h3 id="安全的固定到栈上"><a class="header" href="#安全的固定到栈上">安全的固定到栈上</a></h3>
<p>如果想要安全的固定到栈上，可以使用 crate 库 pin-utils 提供的 <code>pin_mut</code> 宏，features 库也依赖并重新导出了它，tokio 也提供了 <code>pin</code>宏，Rust 标准库也提供了 <code>pin!</code> 宏，但是这个宏目前不稳定：<a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/rust-lang/rust/issues/93178">https://github.com/rust-lang/rust/issues/93178</a></p>
<p>实例：</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    pin_mut!(self_ref);
    self_ref.as_mut().init();
    self_ref.print_info();
</code></pre></pre>
<p><code>pin_mut!</code>宏它的实现代码很简单</p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust"><span class="boring">#![allow(unused)]
</span><span class="boring">fn main() {
</span>#[macro_export]
macro_rules! pin_mut {
    ($($x:ident),* $(,)?) =&gt; { $(
        // 移动该值以确保它是拥有的
        let mut $x = $x;
        // 对原始绑定进行 Shadow 处理，这样就不能再直接访问它了
        #[allow(unused_mut)]
        let mut $x = unsafe {
            $crate::core_reexport::pin::Pin::new_unchecked(&amp;mut $x)
        };
    )* }
}
<span class="boring">}
</span></code></pre></pre>
<p><code>pin_mut</code> shadow 了传入的变量，所以你就无法访问原来的变量了，所以能够保证安全</p>
<p>修改一下上个有问题的示例，使用<code>pin_mut!</code>替换<code>Pin::new_unchecked</code></p>
<pre><pre class="playground"><code class="language-rust">fn main() {
    let mut self_ref = SelfRef::new(Data { data: 1 });
    let mut self_ref2 = SelfRef::new(Data { data: 2 });
    {
        pin_mut!(self_ref);
        pin_mut!(self_ref2);
        self_ref.as_mut().init();
        self_ref2.as_mut().init();

        self_ref.print_info();
        self_ref2.print_info();
    }

    mem::swap(&amp;mut self_ref, &amp;mut self_ref2); // 编译失败：self_ref、self_ref2 已经被移动

    self_ref.print_info();
    self_ref2.print_info();
}
</code></pre></pre>
<p>现在，这个示例编译失败了，<code>pin_mut!</code>发挥了作用</p>
<h3 id="其他"><a class="header" href="#其他">其他</a></h3>
<p>现在还有个问题，使用<code>Pin</code>包裹<code>SelfRef</code>后，因为<code>SelfRef</code>不是<code>Unpin</code>，我们无法安全的获取<code>&amp;mut SelfRef</code>，也就无法去修改<code>SefRef</code>的内部字段了，比如<code>data</code></p>
<p>有关于如何安全的去修改<code>SefRef</code>的内部字段，以及关于 Pin 的详细使用、字段投影与 pin-project，请看文章：<a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/601775911">Rust Pin、projections 与 pin-project</a></p>
<h3 id="总结"><a class="header" href="#总结">总结</a></h3>
<ul>
<li>自引用结构</li>
<li>Rust 借用检查阻止你构造不受限的自引用结构</li>
<li>自引用结构是不安全的，不安全的原因是移动自引用结构会出现悬空指针</li>
<li><code>Pin</code></li>
<li><code>Pin&lt;P&gt;</code>是一个指针的包装器，<code>P</code>需要是一个指针</li>
<li><code>Pin&lt;P&gt;</code> 通过限制获取 <code>P</code>指针指向的值<code>T</code>的可变引用，让<code>T</code>无法移动，来让我们安全的使用自引用结构</li>
<li>如果移动一个结构体是不安全的，那么你需要确保它不实现<code>Unpin</code></li>
<li><code>Pin&lt;P&gt;</code> 只有当 <code>P</code>指针指向的值<code>T</code> 不实现<code>Unpin</code>，才能固定<code>T</code>，让其不能移动</li>
<li>使用<code>Pin::new_unchecked</code>固定到栈上是不安全的，固定到堆上是安全的</li>
<li>使用<code>pin_mut!</code>宏安全的固定到栈上</li>
</ul>
<h3 id="修改日志"><a class="header" href="#修改日志">修改日志</a></h3>
<ul>
<li>2023-01-24：发布</li>
<li>2023-01-25：完善文章，纠正错别字</li>
<li>2023-01-27：添加：安全的固定到栈上</li>
<li>2023-01-29：完善文章，修改总结，介绍下一篇文章</li>
<li>2023-02-03：对自引用结构做补充说明</li>
<li>2023-10-23：纠正了由网友指出的包含问题的示例</li>
</ul>
<h3 id="参考链接"><a class="header" href="#参考链接">参考链接</a></h3>
<ul>
<li>官方文档：<a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//doc.rust-lang.org/stable/std/pin/index.html">https://doc.rust-lang.org/stable/std/pin/index.html</a></li>
<li>books-futures-explained：<a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//cfsamson.github.io/books-futures-explained/5_pin.html">https://cfsamson.github.io/books-futures-explained/5_pin.html</a></li>
<li>async-book：<a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//rust-lang.github.io/async-book/04_pinning/01_chapter.html">https://rust-lang.github.io/async-book/04_pinning/01_chapter.html</a></li>
</ul>
<h3 id="end"><a class="header" href="#end">End</a></h3>
<p>如果你对文章内容有任何问题，请告诉我，文章将持续更新</p>
<blockquote>
<p>欢迎喜爱 rust 的 rustacean 加入QQ频道一起交流：<a href="https://link.zhihu.com/?target=https%3A//qun.qq.com/qqweb/qunpro/share%3F_wv%3D3%26_wwv%3D128%26appChannel%3Dshare%26inviteCode%3D1XRJqIu2xQD%26businessType%3D9%26jumpInfo%3DChCRorhoHUBLezzxc51XLGeBEgN2cDE%3D%26from%3D246610%26biz%3Dka%23/pc">Rust 编程语言同好，频道号：wz3qv8dszc</a></p>
</blockquote>
<p>编辑于 2023-10-23 10:27・IP 属地江西</p>

                    </main>

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